Диссертация (Анализ влияния конструкции и режима работы электрогидравлической форсунки на процесс топливоподачи автотракторного дизеля), страница 2

Многократные впрыскивания вызывают дополнительныеколебания давления в каналах АТС, которые зависят от его величины, количествавпрыскиваемого топлива и его физических свойств, а также от конструкциифорсунки.В этой связи работа, направленная на анализ влияния конструкции и режимаработы АТС с электрогидравлическими форсунками на процесс топливоподачиавтотракторного дизеля, является актуальной.Цель работы. Анализ влияния конструктивных параметров и режимовработы электрогидравлической форсунки аккумуляторной топливной системы нарабочие процессы автотракторного дизеля и его топливной системы.Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: анализвлиянияконструкцииэлектрогидравлическойфорсункиифизических свойств подаваемого топлива на характеристики топливоподачи; оценка зависимости топливоподачи от волновых явлений в линиивысокого давления, возникающих при многократном впрыскивании; оценка влияния физических свойств топлива на колебания давлениятоплива в аккумуляторной топливной системе; анализсовместногоэлектрогидравлическойвоздействияфорсункинаконструктивныхпроцесстопливоподачипараметровиформудифференциальной характеристики однократного и двукратного впрыскивания; оценка влияния параметров двукратного впрыскивания на показатели работыдизеля.6Методы исследования.

Задачи диссертационного исследования решеныприменением расчетных и экспериментальных методов.Экспериментальное исследование рабочего процесса электрогидравлическойфорсункипроведеносиспользованиемразработанноговМАДИэкспериментального комплекса, включающего: безмоторный стенд, системууправления и устройство для определения малых подач.Расчетное исследование по оценке влияния многократного впрыскивания напоказатели дизеля проведены в программном комплексе Дизель-РК.

Для проверкиадекватности расчетного эксперимента использовались полученные в МАДИэкспериментальные данные.Научная новизна. Проведенные исследования позволили получить новыенаучные результаты: оценка совместного влияния физических свойств впрыскиваемого топливаи конструкции электрогидравлической форсунки на цикловую подачу и расходтоплива на управление процессом впрыскивания; анализ волновых эффектов, возникающих при двукратном впрыскивании дляслучаев подачи предварительной, основной и последующей порций многократноговпрыскивания топлива; исследовано совокупное влияние допусков параметров изготавливаемойэлектрогидравлической форсунки на процесс топливоподачи (цикловую подачу иформу характеристики впрыскивания).Достоверность и обоснованность научных положений определяетсяследующим: эксперименты проведены в соответствии с общепринятыми методиками; точность применяемого оборудования и представленных результатовсоответствует поставленным задачам; расчетные исследования дизеля 1ЧН12/13 проверены сопоставлением сэкспериментальными данными и обеспечивают удовлетворительную сходимость.Практическая ценность работы состоит в следующем:7 показана возможность управления характеристикой впрыскивания сучетом волновых явлений в линии высокого давления аккумуляторной топливнойсистемы; дана оценка влияния волновых явлений в линии высокого давления иизменения величин параметров электрогидравлической форсунки на показателипроцесса впрыскивания; разработанаметодикаанализавлияниядопусковпараметровэлектрогидравлической форсунки на процесс топливоподачи; проведен анализ влияния параметров двукратного впрыскивания напоказатели работы дизеля.Реализация работы.

Ряд результатов работы внедрен в учебный процессМАДИ и в перспективные работы АО «НЗТА».Личный вклад автора. Проведен анализ современной литературы понаправлениям: рабочий процесс топливной аппаратуры при высоком давлениивпрыскивания,конструкциясовременныхобразцовэлектрогидравлическихфорсунок, влияние параметров топливоподачи на показатели дизеля, альтернативныетоплива на основе масел растительного происхождения.Дляпроведенияэкспериментальныхисследованийподготовленбезмоторный стенд и устройство измерения многократных подач.Проведеныисследованияхарактеристиктопливоподачиэлектрогидравлических форсунок и волновых явлений при многократномвпрыскивании.Выполнен анализ влияния допусков параметров электрогидравлическойфорсунки на процесс топливоподачи.Проведены расчетные исследования влияния многократного впрыскиванияна показатели рабочего процесса дизеля 1ЧН12/13Основные положения, выносимые на защиту.1.

Описание экспериментальной установки и объектов исследования.82. Анализ влиянияконструкции электрогидравлической форсунки ифизических свойств подаваемого топлива на расходные характеристики игидравлические затраты на реализацию процесса впрыскивания.3. Зависимость топливоподачи от волновых явлений в линии высокогодавления, возникающих при многократном впрыскивании.4. Влияние физических свойств топлива на колебания давления топлива вАТС.5.

Результаты исследования совместного влияния параметров ЭГФ напроцесстопливоподачииформудифференциальнойхарактеристикивпрыскивания.6. Результаты исследования влияния волновых явлений в линии высокогодавления, а также изменения параметров ЭГФ на показатели работы дизеля.Апробация работы.

Диссертационная работа заслушана и одобрена назаседании кафедры «Теплотехника и автотракторные двигатели» ФГБОУ ВОМАДИ в 2019 г.Основные положения диссертационной работы доложены на научнотехнических конференциях и семинарах: в МГТУ им. Н.Э. Баумана (Всероссийскийнаучно-технический семинар им. профессора В.И. Крутова), 2016, 2019 гг.; вВолгоградском ГТУ (6-я Международная конференция «Прогресс транспортныхсредств и систем»), 2018 г.; в МАДИ (2 доклада в соавторстве на международнойнаучно-технической конференции «Луканинские чтения»), 2019 г.; в Донецкомнациональном техническом университете (5-я Международная научно-практическаяконференция«Научно-техническиеаспектыразвитияавтотранспортногокомплекса»), 2019 г.; в НИЦ Вестник науки (1-я Международная научно-техническаяконференция «Приоритетные направления развития науки в современном мире»), г.Уфа, 2019 г.Публикации.

По теме диссертации опубликовано 5 статей, из них: 3 – вроссийских изданиях из перечня ВАК по специальности. Получено 2 патента наполезную модель РФ.9Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав,заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы и 13приложений. Содержит 168 страниц машинописного текста, в том числе, 61 рисунок,19 таблиц. Список литературы содержит 113 наименований, в том числе 38 наиностранных языках.10ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИИССЛЕДОВАНИЯ1.1 Перспективы развития аккумуляторных топливных систем дизелейВ 1997 году компания Bosch начала осуществлять выпуск аккумуляторныхтопливных систем (АТС) типа Common Rail (CR) для дизелей легковыхавтомобилей.

Еще ранее они создавались как опытные топливные системыприменительно к тепловозным дизелям [44].В сравнении с АТС импульсного действия CR имеют следующиедостоинства: легкость управления давлением впрыскивания в зависимости от любогочисла действующих факторов; большиевозможностиуправленияхарактеристикойвпрыскивания,особенно применительно к многократному впрыскиванию; простота компоновки; меньшая виброактивность ТНВД и нагруженность его привода;В сравнении с АТС импульсного действия CR имеют также и недостатки: отсутствиеотечественныхпоставщиковсерийнойпродукцииинедостаточная технологическая подготовленность к началу производства; необходимость поддержания постоянного высокого давления топлива ваккумуляторе и электрогидравлической форсунке (ЭГФ); увеличенные потери мощности на привод ТНВД из-за расхода науправление; недостаточный опыт создания АТС типа CR в РФ, множественностьвозможных конструкций и обязательность тщательной оптимизации [4, 44, 12, 17,25, 51, 66].Управление АТС ведется с помощью электроуправляемого клапана,расположенного в ЭГФ [26].

В ней энергетический потенциал топлива, сжатого в11аккумуляторе, соизмерим с энергией единичного впрыскивания. В качествеустройства, повышающего давление в таком аккумуляторе, применяется ТНВД [4,26, 70, 71]. Фактически такая система является результатом синтеза насосныхсекций с механическим приводом плунжера, аккумулятора и электроуправляемыхфорсунок [71].В простейшей реализации АТС импульсного действия управляющий клапанможет быть перенесен из ТНВД в форсунку. Это возможно, но, как показываетрасчетный анализ, не дает существенных преимуществ в показателях подачи, иусложняет компоновку АТС [12, 15, 17, 25, 44].

В [71] представлена АТСимпульсного действия для среднеоборотного дизеля, сочетающего в себе признакиТНВДсистемнепосредственногодействияиэлектрогидравлической(электроуправляемой) форсунки, схожей с применяемыми в АТС.В основе форсунки СR фирмы L’Orange для дизеля MTU (рис.